Paslanmaz Çeliklerin Kaynağını Zorlaştıran Etkenler
Isı İletkenliği
Paslanmaz çeliklerin ısı iletimi karbonlu çeliklerden farklıdır. Örneğin, kromlu çeliklerin ısıyı iletme kabiliyetleri karbonlu çeliklerin yarısı kadardır. Ostenitik çeliklerin ise daha kötü olup karbonlu çeliklerin üçte biri kadardır. Bu da kaynak yapılan bölgede sıcaklığın daha uzun kalacağını gösterir , dolayısıyla da bazı sorunlar ortaya çıkar , özellikle ostenitik çeliklerde kendini çekme fazla olur.
Bu sorunu mümkün olduğu kadar ortadan kaldırmak gerekir. bunun için de ısı miktarını düşük tutmalı ( küçük çaplı elektrot kullanarak ) ve soğuma esnasında gerekli tedbirler alınmalıdır (kaynağın izole ile sarılması ve benzeri gibi )
Uzama Kabiliyeti
Krom alaşımlı paslanmaz çelikler genellikle karbonlu çelikler ile aynı genleşme katsayısına sahiptir. Halbuki ostenitik çeliklerde ise diğer karbonlu çeliklerde % 50 kadar daha fazladır. Bu da ostenitik çeliklerde kaynak dikişinin soğuması sırasında büyük büzülmelerin meydana gelmesine sebep olur. Bu büzülmeler kaynak bölgesinde gerilmeleri arttırarak çatlama tehlikesini arttırır. Özellikle çift taraflı iç köşe dikişlerinde sıcak çatlakların meydana gelme ihtimali kuvvetlidir.
Bunu önlemek için ısı iletkenliğinden doğan problemi önlemek için alınan tedbirler aynen uygulanabilir.
Elektrik İletme Direnci
Paslanmaz çelikler alaşımsız karbonlu çeliklere nazaran 4 ila 7 misli daha yüksek elektrik iletme direncine sahiptir. Bundan dolayı paslanmaz çelik elektrotlar normal elektrotlardan daha kolay kızarır.
Bunun için paslanmaz çelik elektrotlar normal demir elektrotlara nazaran daha kısa imla edilmeli ve % 25 kadar daha az akım şiddeti ile yüklenmelidir.
Tane Büyümesi
Kromlu ferritik çeliklerin kaynağında 1150 derecenin üstünde tane büyümesi olur. Kaynak yaparken ısının tesiri altında kalan bölgenin bir kısmı ve kaynağın kendisi 1150 dereceye erişir ve buralarda tane büyümesi tehlikesi başlar. Bu çeliklerde tane büyümesi hızla cereyan eder ve çok büyük taneler meydana gelir. Bu çelikler normal olarak ince taneli sünek bir yapıya sahiptirler. İri taneli hale geçince sıcaklığı oda sıcaklığının çok üzerine çıkar ve dolayısıyla çentik darbe mukavemeti , çalışma sıcaklığında çok düşer. Malzeme bir kere iri taneli duruma geçince bunu ısıl işlemlerle tekrar ince taneli yapıya döndürmek imkansızdır. Çünkü ısıtma ve soğutma esnasında hiçbir faz dönüşmesi meydana gelmez.
Bu tip çeliklerin kaynağında ( öyle bir kullanılmalıdır ki ) malzeme mümkün olduğu kadar (esas metal) kısa bir süre için 1150 dereceyi geçmeli ve böylece aşırı tane büyümesi önlenmelidir. Bu ise parçaya bir ısı miktarı vererek müteakiben hızlı soğumayı sağlayacak bir kaynakla gerçekleşebilir.
Krom-Oksit Oluşumu
Oksijen ve krom arasındaki büyük ilgiden dolayı kaynak esnasında kaynak banyosunda kalın bir oksit tabakası meydana gelir. Oksidasyon olayı çok çabuk gerçekleşir ve meydana gelen oksidin ergime derecesi de çok yüksektir. Kolaylıkla oluşan krom-oksit , kaynağın kalitesini düşürür. Bu olay yüzünden özel bir kaynak usulü ve teknik kullanarak kaynak banyosunu ve arkı hava ile temastan menetmek gerekir.
Karbür Çökelmesi
Krom karbona karşı daha büyük bir affiniteye sahiptir. Bu sebepten ötürü yüksek karbon alaşımla çeliklerde eğer karbon erimiş haldeki metal ile temasa geçerse veya ortak karbonlayıcı bir ortam mevcut ise , kaynak esnasında büyük karbürasyon eğilimi ortaya çıkar.
Özellikle 18/8 tipi gibi bazı ostenitik çelikler 450 derece ile 850 derece arasında ısıtıldıkları veya bu sıcaklıklar arsından geçerken veya bekletildiği taktirde krom karbürü oluşur. Bu şartlar altında paslanmaz çeliğe korozyona mukavemet sertliğini veren kromu tesirsiz hale gelmiş olur.
Sıcaklığın 450 derecenin üzerine çıkması halinde kromun difüzyon kabiliyeti karbonu tane sınırlarından dışarıya doğru difüze ettirecek kadar artacağın dan ve karbonun kroma karşı aşırı ilgisinden dolayı kromla birleşerek krom karbür (Cr4C) meydana getirecektir. Böyle bir karbür çökelmesi neticesinde tane sınırları boyunca genellikle sürekli bir krom ağı meydana gelir. Krom karbürün ağırlık bakımından % 90 ının krom olmasın dan ötürü tane sınırlarında bulunan çok az karbon bile ostenit tanesinin çevresin deki krom miktarını aşırı derece azaltır.
Bunun neticesi olarak krom nikelli ostenitik çelikler 450-850 dereceler arasında ısıtıldıkları zaman artık korozyona dayanıklı değillerdir. Malzeme korozif bir atmosferle temasa geçince krom miktarının düşük olduğu tane sınırları boyunca korozyona uğrar. Bu tip taneler arası etki bütün malzemeyi çok kısa bir zamanda tahrip edebilir.
Karbür çökelmesini önlemek için ;
- Karbür çökelmesinin meydana gelmesi için gerekli karbonun az olması karbür oluşumunun az olmasına sebep olur. Karbon miktarının %0,06 dan az olması halinde tane sınırlarındaki karbür miktarı taneler arası korozyon tehlikesini yeter derecede azaltacak ve çelik kaynağa daha müsait bir hale gelecektir.
- Karbonun kroma olan ilgisinden daha büyük bir ilgiye sahip diğer bir elemanın ilavesi ile de karbür çökelmesi önlenir. Bu elemanlar genellikle titanyum , niobiyum ve tantal dır.
- Eğer yine kaynak esnasında tane sınırlarında karbür çökelmesi meydana gelirse, ısıl işlemle bu dönüştürülebilir. Bunun için gerekli ısıl işlem , bütün parçanın 1100 dereceye kadar ısıtılıp sonra suya sokulmasından ibarettir. Böylece meydana gelen karom karbür ostenit içerisinde erir ve suya sokulmakla da bu karbür teşekkülü önlenmiş olur. Fakat kaynaktan sonra böyle bir ısıl işlemin tatbiki pratik değildir.
Sigma Fazı
Sigma fazı çok sert , antimagnetik ve gevrek bir metaller arası bileşiktir. Sigma fazı çeliğin makro sertliğini artırır , bu da çatlamalara sebep olur. Ayrıca çelikte oluşturduğu gevrekleşme den dolayı çentik darbe dayanımını düşürür. Bu sebeplerden ötürü çelikte sigma fazı istenmez.